FI86379C

FI86379C - Liquid Foil Heaters

Info

Publication number: FI86379C
Application number: FI882404A
Authority: FI
Inventors: Axel E Rosenblad
Original assignee: Rosenblad Corp
Priority date: 1987-05-21
Filing date: 1988-05-20
Publication date: 1992-08-25
Also published as: JPH0633961B2; CA1306940C; GB8810187D0; SE8801864L; FI882404A0; FR2615607A1; ZA882035B; SE8801864D0; NO169252B; SE469094B; FI86379B; JPS63297993A; ATA130988A; NZ223863A; BR8802046A; FI882404A; NO169252C; AU596305B2; NO881558L; DE3808026A1

Description

1 863791 86379

NestekalvokuumenninNestekalvokuumennin

Esillä olevan keksinnön kohteena on nesteiden kuumentaminen kalvolammönvaihtimessa ja tarkemmin eriteltynä seula-kokoonpano. joka estää kuumennettavassa nesteessä olevia kiinteitä hiukkasia tukkimasta rei'itetyn nesteen jakelu-lautasen nesteen jakoaukkoja tai saavuttamasta lämmönvaihtimen kuumennuspintaa.The present invention relates to the heating of liquids in a membrane heat exchanger and, more particularly, to a screen assembly. which prevents solid particles in the liquid to be heated from clogging the liquid distribution openings of the perforated liquid distribution plate or reaching the heating surface of the heat exchanger.

Kalvolevytyyppisiä lämmönvaihtimia voidaan teollisuudessa käyttää monilla eri tavoilla. Tällaisia kaivolämmönvaihtimia on esitelty ja kuvattu US-patenteissa (Letters) no 3,332.469; 3,307,614 ja 3,366,158. Tämän kaltaisissa lämmönvaihtimissa höyryn avulla tapahtuvan epäsuoran lämmönvaihdon kautta kuumennettava neste suunnataan virtaamaan alaspäin kalvona kaksi levyisten kuumennuse1inten ulkoisia pintoja pitkin; kuumennuse1 imet kuumennetaan lämmönvaihdon avulla siten, että höyryä kierrätetään osien levy ien välissä. Yksi yleinen kokoonpano nesteen idkamiseksi h.i Len. että neste virtaa tasaisesti levypin-toja pitkin koostuu rei'itetysta, vaakasuoraan asennetusta lautasesta. joka sijaitsee levylämmönvaihto-osien ...: yläpuolella. Lautasessa olevat reiät on sijoitettu levy- osien yläreunojen yläpuolelle.Membrane plate type heat exchangers can be used in industry in many different ways. Such well heat exchangers are disclosed and described in U.S. Patent Nos. 3,332,469 to Letters; 3,307,614 and 3,366,158. In such heat exchangers, the liquid to be heated, via indirect heat exchange by means of steam, is directed to flow downwards as a membrane along the outer surfaces of the two-width heating elements; the heaters are heated by heat exchange so that steam is circulated between the plates of the parts. One common configuration for fluid germination h.i Len. that the liquid flows evenly along the plate surfaces consists of a perforated, horizontally mounted plate. located above the plate heat exchanger parts ...:. The holes in the plate are located above the upper edges of the plate sections.

:Y: Tällaisen rei'itetyn lautasen reiät voivat tukkeutua.: Y: The holes in such a perforated plate may become clogged.

mikäli kuumennettava neste sisältää lietteenä suuria kiinteitä hiukkasia. Esimerkiksi käytettäessä kalvomaista levylämmönvaihdintä puumassateollisuudessa eräkeittimen . . ulkoisena kuumentimena nesteen mukana kulkeutuvat puu- hiukkaset voivat tukkia lämmönvaihtimen jakelulautasen reiät ja siten haitata nesteen tasaista Takautumista ; : : ievyösi in.if the liquid to be heated contains large solid particles as a slurry. For example, when using a membrane plate heat exchanger in the pulp industry, a batch digester. . wood particles entrained in the liquid as an external heater can clog the holes in the heat exchanger distribution plate and thus interfere with the even retraction of the liquid; :: in.

Esillä oleva keksintö tuottaa ratkaisun ongelmaan, joka 2 86379 aiheutuu nesteen jakelulautasten ja niiden kaltaisten osien tukkeutumisesta. Epätoivotut hiukkaset suunnataan toisaalle siten, että ne sivuuttavat lautasen ja kuumen-nuspinnan.The present invention provides a solution to the problem of clogging liquid distribution plates and the like. Unwanted particles are directed elsewhere so that they ignore the plate and the heating surface.

Esillä olevan keksinnön mukaisesti lämmönvaihtimeen asennetaan lautasen yläpuolelle ja syöttöaukon alapuolelle kalteva seula. jossa on nesteen jakelulautasen reikiä pienempiä aukkoja kuumennettavaa nestettä varten. Kiinteät hiukkaset, jotka muutoin voisivat tukkia nesteen j ake-lulautasen reiät. eivät voi kulkeutua seulan aukkojen lävitse ja siten ne eivät voi saavuttaa lautasen reikiä. Koska seulan pinta suaitsee tietyssä kulmassa vaakasuoraan tasoon nähden, seulotut hiukkaset, huuhtoutuvat alas seulan ulompaa pintaa pitkin ohittaen levyn kuumennuspin-nan ja ne voidaan pumpata pois lämmönvaihtimesta.According to the present invention, an inclined screen is mounted on the heat exchanger above the plate and below the feed opening. with smaller openings in the liquid distribution plate for the liquid to be heated. Solid particles that could otherwise block the holes in the liquid jake plate. cannot pass through the openings in the sieve and thus cannot reach the holes in the dish. Because the surface of the screen flies at a certain angle to the horizontal plane, the screened particles are flushed down along the outer surface of the screen, passing the heating surface of the plate, and can be pumped out of the heat exchanger.

Vaikkakin seula ja laite nesteen syöttämiseksi seulalle voidaan asentaa useilla eri tavoilla, esillä olevan keksinnön suositellun sovelluksen mukaisesti käytetään yleensä kartiomaista seulaa; seulan kärki on keskitetty sen kohdan alapuolelle, josta neste syötetään seulaan. Suoran ympyräpohjaisen kartion muotoinen seula, jonka Pinta on kalteva noin 60 asteen kulmassa, ohjaa kiinteät hiukkaset tehokkaasti sivuun. Seula voisi myöskin olla muodoltaan pyranndimainen siten, että sen pohja vastaisi nesteen jakelulautasen kehää; Iisaksi se voisi myöskin olla muodoltaan muunlainen, mikäli siinä olisi kaltevat sivut.Although the screen and device for supplying liquid to the screen can be mounted in a number of different ways, according to a preferred embodiment of the present invention, a conical screen is generally used; the tip of the screen is centered below the point where the liquid is fed to the screen. A straight circular cone-shaped screen with a sloping surface at an angle of about 60 degrees effectively directs solid particles to the side. The screen could also be pyramidal in shape so that its bottom corresponds to the circumference of the liquid distribution plate; In Isaac, it could also have a different shape if it had sloping sides.

Liittenä olevissa piirroksissa, joissa viitenumerot kuvaavat jatkuvasti samoja osia kuvio 1 kuvaa levymäistä kalvolämmönvaihdinta. joka on varustettu esillä olevan keksinnön mukaisella seulalla, .’ kuvio 2 on yksityiskohta kuvion 1 seulan osasta, ja kuvio 3 kuvaa lämmönvaihtimen sovellusta, jossa seula on 3 86379 yhteydessä puumassateollisuudessa käytettävään eräkeitti— meen.In the accompanying drawings, in which reference numerals continuously describe the same parts, Figure 1 illustrates a plate-shaped membrane heat exchanger. provided with a screen according to the present invention, Fig. 2 is a detail of a part of the screen of Fig. 1, and Fig. 3 illustrates an application of a heat exchanger in which the screen is in connection with a batch cooker used in the wood pulp industry.

Kuten kuviosta 1 käy ilmi, yleensä viitenumerolla 10 kuvattu levymäinen lämmönvaihdin sisältää ulomman rungon 11. jonka sisään on sijoitettu yleensä yhdensuuntaisia, pystysuoria lämmönvaihtimen levyosia 12. Kukin lämmönvaihtimen levyosa 12 on muodostettu levypareista; parit on liitetty yhteen levyjen kehistä siten, että niissä on syöttöaukko nuolella 13 osoitettua höyryä varten ja ulos-tuloaukko nuolella 14 osoitettua lauhdetta varten.As shown in Figure 1, the plate-shaped heat exchanger generally indicated by reference numeral 10 includes an outer body 11 within which generally parallel, vertical heat exchanger plate portions 12 are disposed. Each heat exchanger plate portion 12 is formed of pairs of plates; the pairs are connected to one of the frames of the plates so as to have an inlet for the steam indicated by arrow 13 and an outlet for the condensate indicated by arrow 14.

Rungon 11 yläosassa on syottoaukko 15 kuumennettavan nesteen syöttämiseksi lämmönvaihtimeen 10; lisäksi siihen kuuluu tila 16 rungon 11 pohjassa kuumennetun nesteen keräämiseksi; tästä tilasta neste poistuu linjan 17 kautta kierrätettäväksi pumpussa P.The upper part of the body 11 has an inlet 15 for supplying the liquid to be heated to the heat exchanger 10; it further includes a space 16 at the bottom of the body 11 for collecting heated liquid; from this state, the liquid leaves through line 17 for circulation in pump P.

Nesteen jakelulautanen 18 on kuvattu siten, että se sijaitsee levymäisten lämmönvaihdinosien 12 ylempien osien päällä: lautasessa on reikiä tai rei ’ ltyksia samassa linjassa levyn reunojen kanssa. Kalteva seula 19 sijaitsee nesteen syöttöaukon 15 alapuolella ia nesteen jakelu-lautasen 18 yläpuolella, jotta se voisi imeä itseensä nesteen mukana kulkeutuvat kiinteät hiukkaset ennen kuin ne voivat saavuttaa jakelulautasen 18 ja mahdollisesti ·.' ' tukkia sen reiät. Seulan 19 erottelemat hiukkaset kulkeu tuvat alas seulan kaltevia sivuja pitkin poistettavaksi kuumennetun nesteen kanssa ilman, että ne kulkevat levy-osien 12 pintojen ylitse.The liquid distribution plate 18 is described as being located on the upper parts of the plate-shaped heat exchanger parts 12: the plate has holes or perforations in line with the edges of the plate. The inclined screen 19 is located below the liquid supply opening 15 and above the liquid distribution plate 18 so that it can absorb the solid particles entrained in the liquid before they can reach the distribution plate 18 and possibly ·. ' 'block its holes. The particles separated by the screen 19 travel down along the sloping sides of the screen for removal with the heated liquid without passing over the surfaces of the plate portions 12.

Lautanen 18 ja seula 19 ovat yksityiskohtaisemmin kuvattuina kuviossa 2. Kuviossa 2 olevien osat ovat kooltaan suurennettuia esillä olevan keksinnön mukaisten periaatteiden kuvauksen helpottamiseksi. Kuten kuviossa olevista nuolista voidaan nähdä. kuumennettava neste syötetään 4 86379 yksinkertaisesti putkena kuvatun laitteen 15 lävitse, vaikkakin nesteen syöttö i är.i este imä voisi olla muodoltaan myöskin toisenlainen; tämän jälkeen neste kulkeutuu seulaan 19 ja sen lävitse jaettavaksi edelleen lämmönvaihtimen osiin 12 nesteen jakelulautasen 18 avulla. Lautasessa 18 on yleensä tasainen vaakasuora pohja 21 ja ylöspäin suuntautuvat sivuseinäinät 22. Lautasen pohjaan 21 on sijoitettu useita rei'ityksia 23 kuumennettavan nesteen jakamiseksi tasaisesti koko levyosien 12 leveydeltä. Reikien 23 suhteellisia kokoa on liioiteltu kuvauksellisista syistä; saimim on tehty seulan 19 aukko ien 24 kohdalla seulan ollessa kuvattuna siten, että se siiaitsee suoraan lautasen 18 yläpuolella. Seula 19 on riittävän suuri siten. että seulan 19 sivuun ohjaamat kiinteät hiukkaset putoavat lautasen 18 sivuseinien ulkopuolelle. Seulan 19 yleiskokoonpano voi olla kartiomainen tai pyra-midimainen siten, että sen sivut suuntautuvat viistosti tietyssä, suositeltavasti 60 asteen kulmassa vaakasuoraan tasoon nähden.The plate 18 and the screen 19 are illustrated in more detail in Figure 2. The parts of Figure 2 are enlarged in size to facilitate the description of the principles of the present invention. As can be seen from the arrows in the figure. the liquid to be heated is fed 4 86379 simply through the device 15 described as a tube, although the liquid supply barrier could also have a different shape; the liquid then passes through the screen 19 and through it for further distribution to the parts of the heat exchanger 12 by means of a liquid distribution plate 18. The plate 18 has a generally flat horizontal base 21 and upwardly directed side walls 22. A plurality of perforations 23 are provided in the base 21 of the plate to distribute the liquid to be heated evenly across the width of the plate portions 12. The relative size of the holes 23 has been exaggerated for descriptive reasons; saimim is made at the openings 24 of the screen 19, the screen being illustrated so as to be located directly above the plate 18. The screen 19 is large enough thus. that the solid particles guided to the side of the screen 19 fall outside the side walls of the plate 18. The general assembly of the screen 19 may be conical or pyramidal so that its sides are oriented obliquely at a certain angle, preferably 60 degrees, with respect to the horizontal plane.

Seula 19 voidaan kuvatun mukaisesti muodostaa vanunkike- ··· lasta, joka on poikkileikkaukseltaan kolmikulmainen ja * · · *··. jonka kulmat ovat pyöristetyt. Seulan aukot 24 ovat pie- • · · nemmät kuin jakelulautasen 21 reiät 23 siten, etteivät T1. sellaiset hiukkaset, jotka ovat tarpeeksi suuria tukkiak- • · # • · 1 I .1 seen reiän 23. voi päästä seulan 19 lävitse. Kooltaan • · · \\ suurennettu kiinteä hiukkanen on kuvattu seulan 19 van- • · » ***** gitsemana kuvion 2 vasemman reunan keskiosassa.As shown, the screen 19 can be formed from a paddle spindle which is triangular in cross-section and * · · * ··. whose corners are rounded. The openings 24 of the sieve 24 are smaller than the holes 23 of the distribution plate 21 so that T1. particles that are large enough to clog • · # • · 1 I .1 into the hole 23. can pass through the screen 19. A solid particle enlarged in size • · · \\ is depicted as a rim of the screen 19 in the center of the left edge of Figure 2.

· *,2: Seula 19 estää tehokkaasti lämmönvaihtimeen 10 kuumennet- '/· ' tavan nesteen mukana kulkeutuvia kiinteitä hiukkasia \z. tukkimasta nesteen j ake lu lautasen 18 reikiä 23. Seulan 2 II pysäyttämät hiukkaset ohittavat lautasen 18 ja lämmön- *;1 vaihtimen levyosat 12 ja ne poistetaan lämmönvaihtimesta 10. Hiukkasia voidaan kierrättää yhdessä lämmönvaiht imesta 10 poistuvan kuumennetun nesteen kanssa tai mikäli 5 86379 niin halutaan, erillään kuumennetusta nesteestä.· *, 2: The screen 19 effectively prevents solid particles entraining the heat exchanger 10 from entering the heat exchanger 10 \ z. clogging the holes in the plate 18 with the liquid jet. The particles stopped by the screen 2 II pass the plate 18 and the plate exchangers 12 of the heat exchanger 1 and are removed from the heat exchanger 10. The particles can be recycled together with the heated liquid leaving the heat exchanger 10 or , separately from the heated liquid.

Kuviossa 3 on nähtävissä esillä olevan keksinnön mukainen sovellus, jossa lämmönvaihdinta 10 on käytetty puumassa-teollisuudessa käytettävän keittimen ulkoisena kuumenti-mena hakkeen keittämiseksi. Keittoliuos poistetaan viitenumerolla 25 osoitetusta keittimestä putken 26 kautta lämmönvaihtimen 10 syöttöaukkoon 15. Sen jälkeen, kun neste on kuumennettu lämmönvaihtimessa 10, se palautetaan keittimen 25 yläosaan putken 27 ja alaosaan putken 28 kautta. Se 1luloosateol1isuuteen perehtyneet ymmärtävät, että tämä on tehty paremman kierrätyksen aikaansaamiseksi. Keitin 25 on kuvattu varustettuna tavanomaisilla siivilöillä 29, joiden tulisi estää suurten kiinteiden hiukkasten kulkeutuminen putken 26 lävitse, mutta koska jotkut hiukkaset pääsevät putkeen 26, seulan 19 tehtävänä on estää tällaisista hiukkasista aiheutuva nesteen jake-lulautasen tukkiutuminen; tämän jälkeen hiukkaset kulkeutuvat takaisin keittimeen putkien 17, 27 ja 28 kautta. Kuvion 3 kokoonpano kuvaa ainoastaan yhtä esillä olevan ·:· keksinnön mukaisen kuumentimen sovellusta.Figure 3 shows an application according to the present invention, in which the heat exchanger 10 is used as an external heater for a cooker used in the wood pulp industry for cooking wood chips. The cooking solution is removed from the digester indicated by reference numeral 25 through a pipe 26 to the inlet 15 of the heat exchanger 10. Those skilled in the art of the pulp industry will appreciate that this has been done to achieve better recycling. The digester 25 is described as being equipped with conventional strainers 29 which should prevent large solid particles from passing through the tube 26, but since some particles enter the tube 26, the screen 19 serves to prevent clogging of the liquid dispensing plate by such particles; the particles then travel back to the digester through tubes 17, 27 and 28. The assembly of Figure 3 illustrates only one embodiment of the heater of the present invention.

Useita muitakin sovelluksia ja nesteen kuumentimen osia, j . muotoa ja käyttöä koskevia muunnoksia voi käydä ilmi lämpövaihtimeen perehtyneille, ja tällaisten sovellusten ; ja muunnosten katsotaan kuuluvan esillä olevan, parempaan *·'·1 nesteen kuumentimeen liittyvään keksintöön.Several other applications and parts of the liquid heater, j. modifications of shape and use may be apparent to those familiar with the heat exchanger, and to such applications; and modifications are considered to be part of the present invention, which relates to a better * · '· 1 liquid heater.

* · ♦ 1 1* · ♦ 1 1

Claims

A membrane heat exchanger (10) having a heated surface for indirect heat exchange between steam and a liquid flowing down said heating surface as a membrane and having a liquid distributor (18) with openings (23) for distributing the heated liquid to the heating surface, characterized by an inclined screen (19) between the liquid supply port and said liquid dispenser (18) to prevent the passage of solid particles into the dispenser (18) which could block the openings of said dispenser.

Device according to claim 1, characterized in that said inclined screen (19) has a generally conical shape.

Device according to claim 1, characterized in that said screen (19) is made of a bobbin coil so as to have passageways between adjacent coils, the passages (24) being narrower than the openings (23) of said liquid dispensing device (21).

Device according to claim 1, characterized in that said screen (19) is oriented obliquely, at an angle of about 60 degrees to a horizontal plane.

The apparatus of claim 1, wherein the plate-shaped membrane heat exchanger has a plurality of generally parallel, plate-like heat exchanger portions (12) and a liquid distribution plate (18) with holes (23) located above said plate-shaped heat exchanger portions (12) for even liquid distribution. characterized in that it has an inclined screen (19) which prevents said holes (23) from being blocked by screening the solid particles out of the liquid fed to said distribution plate (18).

Heat exchanger according to claim 5, characterized in that said inclined screen (19) has a conical shape and that its tip faces the liquid supply opening (15).

6 86379

Heat exchanger according to claim 5, characterized in that said screen (19) is made of a carriage coil with passages (24) between the wires which are smaller than the holes (23) of said liquid distribution plate (18).

Heat exchanger according to claim 5, characterized in that it further comprises a device (17) for removing solid particles from the heat exchanger together with the heated liquid.